劉秋霞 綜述 湯靜燕 審校

腫瘤組織中存在數(shù)量稀少的癌細(xì)胞，在腫瘤形成過程中充當(dāng)干細(xì)胞的角色，具有自我更新、增殖和分化的潛能，雖然數(shù)量少，卻在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移中起著重要作用，由于其眾多性質(zhì)與干細(xì)胞相似，這些細(xì)胞被稱為腫瘤干細(xì)胞(TSC)。基于TSC的研究進(jìn)展，進(jìn)一步推動了對TSC的各種生物學(xué)行為的分子機(jī)制的探索，為重新認(rèn)識腫瘤的起源和本質(zhì)，以及腫瘤臨床治療提供了新的方向。

1 TSC假說

TSC假說認(rèn)為在腫瘤組織中存在著一種特殊的細(xì)胞群體，這種細(xì)胞約占腫瘤細(xì)胞的1%，卻是癌癥演進(jìn)的關(guān)鍵。該細(xì)胞群與正常干細(xì)胞有相似的特性，具有自我更新和多向分化潛能，細(xì)胞周期長，卻很少進(jìn)入細(xì)胞分裂周期，大部分時間處于靜止?fàn)顟B(tài)，該細(xì)胞群稱為TSC[1]。TSC是由于正常干細(xì)胞自我更新與增殖機(jī)制失調(diào)，或者分化細(xì)胞長期積累突變基因，獲得自我更新與無限增殖能力而形成的。腫瘤的形成由TSC啟動。近年有報道[2]，干細(xì)胞微環(huán)境在腫瘤的形成中發(fā)揮重要作用。正常情況下，干細(xì)胞生長在特定的微環(huán)境中，稱為干細(xì)胞灶龕，在維持和調(diào)節(jié)干細(xì)胞的自我更新與分化的平衡中發(fā)揮重要作用。當(dāng)干細(xì)胞灶龕發(fā)生異常，為TSC提供錨定位點，TSC侵占了正常干細(xì)胞的位置，同時干細(xì)胞灶龕調(diào)控失調(diào)，細(xì)胞過度增殖，形成腫瘤。

隨著各種TSC表面標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)，TSC假說得到越來越多證據(jù)的證實。TSC的首次發(fā)現(xiàn)是在1997年，Bonnet等[3]從人類急性粒細(xì)胞白血病(AML)中分離出一種帶有CD34+CD38-免疫標(biāo)記的細(xì)胞群體,盡管這類細(xì)胞只占AML細(xì)胞總數(shù)的很小部分，卻能在非肥胖型糖尿病/重度聯(lián)合免疫缺損(NOD/SCID)小鼠體內(nèi)存活并大量分裂繁殖,使小鼠患有人類AML。而CD34+CD38+白血病細(xì)胞卻不能在小鼠體內(nèi)成瘤，由此推測 CD34+CD38-白血病細(xì)胞可能是AML的TSC。這一實驗首次證實白血病中存在類似于具有干細(xì)胞功能的一類細(xì)胞群體。隨后，Al-Hajj等[4]首先利用NOD/SCID小鼠模型從乳腺癌細(xì)胞中分離鑒定出具有類似干細(xì)胞生物學(xué)特性的細(xì)胞群體,從而證明了在實體瘤中也存在類似的細(xì)胞群體。之后，多種腫瘤，特別是實體腫瘤的TSC表面標(biāo)記相繼被發(fā)現(xiàn)(表1)。

表1 TSC表面標(biāo)記

2 TSC的生物學(xué)特性

TSC與正常組織干細(xì)胞有類似的生物學(xué)特性，即自我更新和多向分化能力[1]。

2.1 自我更新能力 干細(xì)胞通過對稱性分裂和非對稱性分裂兩種形式來維持干細(xì)胞池細(xì)胞數(shù)目的恒定。

對稱性分裂： 1個干細(xì)胞分裂為2個與母干細(xì)胞完全相同的子干細(xì)胞。

非對稱性分裂： 1個干細(xì)胞分裂為1個與母干細(xì)胞完全相同的子干細(xì)胞和1個具有增殖能力的祖細(xì)胞。祖細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，成為快速增殖或者分化細(xì)胞[5～7]。

因此，只有對稱性分裂可以增加干細(xì)胞的數(shù)目，當(dāng)干細(xì)胞分裂的調(diào)節(jié)機(jī)制出現(xiàn)異常，干細(xì)胞對稱性分裂增加，非對稱性分裂減少，干細(xì)胞數(shù)目增加，導(dǎo)致組織細(xì)胞數(shù)目快速增加，腫瘤形成(圖1)。

圖1 正常干細(xì)胞和TSC分裂及分化過程

2.2 多向分化能力 干細(xì)胞的另一個特性是具有多向分化的潛能。正常組織中的細(xì)胞存在等級，可分為干細(xì)胞、祖細(xì)胞、快速增殖細(xì)胞和最終分化細(xì)胞。多能干細(xì)胞首先分化為祖細(xì)胞，祖細(xì)胞也有多向分化能力，進(jìn)一步分化為快速增殖細(xì)胞，最終形成為組織起源的分化細(xì)胞。腫瘤組織中也含有各級細(xì)胞，類似于干細(xì)胞形成正常組織，TSC形成腫瘤的過程也是一個由干細(xì)胞啟動的級別分化的過程。這一過程在造血系統(tǒng)中得到了很好的證實，通過干細(xì)胞移植，骨髓可以重建，恢復(fù)造血功能[8,9]。體外實驗證實，神經(jīng)干細(xì)胞能分化成神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞[10]。

自我更新、多向分化是干細(xì)胞和TSC的兩個基本特性，也為TSC的分離、純化及鑒定打下基礎(chǔ)。

3 TSC的分離、純化及鑒定方法

3.1 研究材料 TSC的研究材料主要來自3個方面：患者的腫瘤標(biāo)本、腫瘤細(xì)胞株及腫瘤移植瘤。目前腫瘤細(xì)胞株成為TSC研究的重要材料，易獲得和培養(yǎng),許多研究者利用腫瘤細(xì)胞株來研究TSC調(diào)節(jié)通路，為臨床治療提供靶點，但在腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤和肺癌中，細(xì)胞株是否仍然保持著原代腫瘤的等級結(jié)構(gòu)受到了質(zhì)疑[11,12]。通過體外實驗得到的TSC表面標(biāo)記或調(diào)節(jié)通路的調(diào)節(jié)點分子或基因，最終要通過體內(nèi)試驗驗證。免疫缺陷小鼠移植瘤可將原代腫瘤移植到免疫缺陷小鼠，雖然干細(xì)胞的生存環(huán)境發(fā)生變化，但仍是最接近人體的體外實驗。

3.2 研究手段 TSC假說提出后，關(guān)于TSC的生物學(xué)行為的研究卻并沒有同步發(fā)展起來，原因是TSC的分離、純化和鑒定方法仍較滯后。近年來，TSC的分離和鑒定方法取得了很大進(jìn)步。

3.2.1 細(xì)胞表面標(biāo)記 通過流式細(xì)胞分選儀或免疫磁珠分選儀分離、純化干細(xì)胞，極大地帶動了TSC的研究進(jìn)展。目前許多TSC表面標(biāo)記已經(jīng)確立(表1)。某些表面標(biāo)記為TSC和正常組織干細(xì)胞共有，這恰好說明了某些TSC來源于正常干細(xì)胞。

3.2.2 鏈霉菌抗生物素蛋白-過氧化物酶連結(jié)(streptavidin-perosidase，SP)法 SP法用于分離不同組織TSC及干細(xì)胞已應(yīng)用多年，其原理是干細(xì)胞能表達(dá)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運體，如ATP-結(jié)合盒蛋白，ABC轉(zhuǎn)運體ABCG2，這些分子能夠排除染料如Hoechst33342或者Rhodamin123，但分化細(xì)胞不具有這樣的特性。在許多腫瘤中證實了側(cè)群細(xì)胞(side population cell)具有干細(xì)胞的特性，如在乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)[13]，側(cè)群細(xì)胞在沒有經(jīng)過無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)的細(xì)胞中只占1%，而在經(jīng)過無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)后的腫瘤球中比例達(dá)到27%，而且在分化的培養(yǎng)條件下能分化成多系克隆，提示側(cè)群細(xì)胞中富集多能干細(xì)胞。同樣在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中側(cè)群細(xì)胞能在米托蒽醌存在的條件下生長為克?。幌喾?，非側(cè)群細(xì)胞卻不能，說明側(cè)群細(xì)胞具有干細(xì)胞特性[14]。在后續(xù)研究中，發(fā)現(xiàn)小鼠的側(cè)群細(xì)胞在NOD/SCID小鼠移植實驗中能形成移植瘤，并表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)記α6-integrin和端粒酶[15，16]。

盡管如此，由于Hoechst具有毒性，側(cè)群細(xì)胞不能在體內(nèi)或體外生長，這直接影響到實驗可靠性，而且有實驗表明[17，18]，在乳腺癌小鼠模型中，功能干細(xì)胞并不包含側(cè)群陽性細(xì)胞，所以SP法的應(yīng)用受到了限制。

3.2.3 ALDEFLUOR分析 乙醛脫氫酶1(ALDH1)能被ALDSFLUOR試劑染色，高水平表達(dá)的ALDH1會發(fā)出熒光并且能夠被檢測到。研究發(fā)現(xiàn)，ALDH1廣泛存在于多物種組織的干細(xì)胞中，可能在干細(xì)胞的早期分化中起到重要作用[19]。ALDH1的高活性與造血系統(tǒng)干細(xì)胞及神經(jīng)系統(tǒng)干、祖細(xì)胞有關(guān)[20，21]。有研究發(fā)現(xiàn)，來自大鼠造血系統(tǒng)的ALDSFLUOR陽性細(xì)胞經(jīng)骨髓移植至受過強(qiáng)烈射線照射的大鼠中，大鼠可以得到長時間的骨髓再生[20]。還有報道顯示[22]，來自小鼠大腦的ALDSFLUOR陽性細(xì)胞，能夠自我更新，體外培養(yǎng)形成神經(jīng)球，并且能多系分化，產(chǎn)生神經(jīng)元和神經(jīng)纖維。ALDH的表達(dá)與乳腺癌TSC關(guān)系密切，用ALDEFLUOR試劑檢測乳腺癌細(xì)胞系的ALDH活性后發(fā)現(xiàn)大多數(shù)陽性細(xì)胞具有TSC活性，利用該方法分離人乳腺癌TSC得到的ALDSFLUOR陽性細(xì)胞包含有乳腺干細(xì)胞形態(tài)和功能的特點，而且能在NOD/SCID小鼠體內(nèi)成瘤，該移植瘤具有與原代腫瘤相同的細(xì)胞表型。

但是，用ALDH1方法分離不同來源的腫瘤起始細(xì)胞時同樣具有局限性。例如，ALDEFLUOR(bright)和ALDEFLUOR(low)的肺癌細(xì)胞株H522細(xì)胞均能在NOD/SCID小鼠體內(nèi)形成腫瘤，而且ALDEFLUOR(low)細(xì)胞形成的腫瘤生長得更快、更大[23]。這說明在肺癌中，ALDEFLUOR陽性細(xì)胞相對于陰性細(xì)胞并不富集TSC。ALDEFLUOR分析應(yīng)該與其他細(xì)胞標(biāo)記聯(lián)合用于鑒定TSC，ALDEFLUOR與CD44、CD24、CD133聯(lián)合用于分離乳腺癌TSC，發(fā)現(xiàn)ALDLUOR+/CD44+CD24-和ALDEFLUOR+/CD44+/CD133+都有很強(qiáng)的致瘤及轉(zhuǎn)移潛能[24]。同樣在人類造血干細(xì)胞研究中，ALDEFLUOR high/lin-細(xì)胞再分別用CD133+和CD133-細(xì)胞分離，CD133+/ALDEFLUOR high/lin-有較強(qiáng)的再生能力[21]。

3.2.4 體外培養(yǎng) 具有自我更新與增殖能力的細(xì)胞，在體外無血清并添加促細(xì)胞分裂素如表皮生長因子(EGF)、堿性纖維生長因子(b-FGF)的培養(yǎng)條件下，不貼壁生長，而是分裂增殖成多細(xì)胞的克隆球，這些克隆球富集干細(xì)胞和祖細(xì)胞，并能沿著多系分化，最終形成三維的功能球狀結(jié)構(gòu)[25]?？寺∏虮环稚閱蝹€細(xì)胞后仍具有球形成能力，因此能連續(xù)傳代、擴(kuò)增(圖2)，而其他分化細(xì)胞則由于沒有血清的支持在連續(xù)傳代培養(yǎng)中死亡，從而體外培養(yǎng)達(dá)到初步分離干細(xì)胞的目的。能在特定的增殖培養(yǎng)條件下體外成球，并且連續(xù)傳代被認(rèn)為是干細(xì)胞和祖細(xì)胞的特性。用有限稀釋法將分散的單個細(xì)胞種植到單個孔中，通過形成克隆球的百分率，即克隆形成實驗評定干細(xì)胞的自我更新能力[26]。

圖2 體外培養(yǎng)克隆球的連續(xù)傳代

注 克隆球被分散為單個細(xì)胞后仍具有球形成的能力

體外培養(yǎng)成球?qū)嶒炞畛跤脕硌芯亢头蛛x哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)及乳腺中的正常干細(xì)胞。后來發(fā)現(xiàn)腫瘤組織在體外也能形成多細(xì)胞球[27]，來源于腫瘤組織的干細(xì)胞和祖細(xì)胞在無血清培養(yǎng)基中增殖分化形成的單克隆性球狀細(xì)胞團(tuán)稱為腫瘤球。腫瘤球大小不等，所含細(xì)胞數(shù)數(shù)十至數(shù)百不等。腫瘤球主要用于研究乳腺癌、腦部腫瘤及神經(jīng)母細(xì)胞瘤。在乳腺癌的研究中[28]，發(fā)現(xiàn)腫瘤球中側(cè)群細(xì)胞比例增加，表達(dá)CD44+/CD24-/low干細(xì)胞標(biāo)志的細(xì)胞明顯增多，過表達(dá)新生抗原和細(xì)胞保護(hù)因子，同時表達(dá)干細(xì)胞標(biāo)志物Oct-4，在NOD/SCID小鼠體內(nèi)具有較高的成瘤能力。Ignatova等[29]第1次在人神經(jīng)膠質(zhì)瘤中，分離和擴(kuò)增了具有神經(jīng)干細(xì)胞特性的神經(jīng)球，這些細(xì)胞表達(dá)神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志nestin，同時也表達(dá)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)和β-tubulin Ⅲ 。神經(jīng)膠質(zhì)瘤原代培養(yǎng)形成的神經(jīng)球，不僅保持了神經(jīng)干細(xì)胞的特點，而且還繼承了原代的組織形態(tài)和基因型。Singh等[30]在其他的腦腫瘤中分離到神經(jīng)球,包括成神經(jīng)管細(xì)胞瘤、毛細(xì)胞性星形細(xì)胞瘤、室管膜細(xì)胞瘤及神經(jīng)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤等。研究發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)球高表達(dá)CD133(prominin-1)最初被視為血液系統(tǒng)前體細(xì)胞標(biāo)志。Singh等[31]將CD133作為腦腫瘤的起始細(xì)胞，只有CD133+細(xì)胞具有在體外的成球能力，同時在動物體內(nèi)移植實驗中，100個CD133+細(xì)胞就可以在NOD/SCID小鼠體內(nèi)成瘤，而1×105個CD133-細(xì)胞不能形成腫瘤。因此CD133+細(xì)胞具有干細(xì)胞的自我更新特性。但近來研究表明[32]，CD133-細(xì)胞也具有TSC的標(biāo)志，甚至CD133-細(xì)胞產(chǎn)生了CD133+細(xì)胞。提示，通過細(xì)胞表面的標(biāo)志物區(qū)分TSC，仍存在一定局限性。

3.2.5 小鼠體內(nèi)成瘤 僅通過細(xì)胞表面標(biāo)志物鑒定 TSC是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為沒有哪一種表面抗原僅表達(dá)于干細(xì)胞，例如，CD133不僅表達(dá)在腦TSC中，同時也表達(dá)于正常TSC及許多腫瘤和正常組織的非干細(xì)胞中。所以必需將TSC標(biāo)記與功能分析結(jié)合起來綜合評定TSC。

自我更新和無限增殖能力是干細(xì)胞的基本功能特性，這種特性對于組織的發(fā)育至關(guān)重要。TSC不僅能啟動腫瘤形成，而且可產(chǎn)生原代來源組織中各種類型的細(xì)胞，最終形成腫瘤組織。因此，判定TSC也必須從自我更新和增殖形成腫瘤組織兩方面考慮。TSC在體外培養(yǎng)能形成連續(xù)傳代的腫瘤球(圖2)，同樣能在免疫缺陷小鼠體內(nèi)“重建”組織結(jié)構(gòu)，形成腫瘤團(tuán)塊，并能連續(xù)移植成瘤。能夠?qū)⒆晕腋潞托纬赡[瘤組織綜合，功能評定TSC的最好方法就是在動物模型中接種腫瘤細(xì)胞，至少2代移植成瘤[33]，是目前確定TSC的金標(biāo)準(zhǔn)。將TSC表面標(biāo)記和功能分析聯(lián)合來尋找TSC的方法在白血病和多種實體腫瘤中已經(jīng)相繼取得成功。

最近有研究對用免疫缺陷小鼠移植人類腫瘤細(xì)胞提出質(zhì)疑，該研究指出[34]，將10個致病的鼠源白血病細(xì)胞注射到與其配型的健康小鼠體內(nèi)，所有受鼠均致病。體外成瘤實驗不能反映人類腫瘤的形成及進(jìn)展情況，移植小鼠不能提供人類腫瘤生長的適宜環(huán)境。

4 調(diào)節(jié)TSC的分子機(jī)制

TSC的生物學(xué)行為，以及正常干細(xì)胞或者分化細(xì)胞向TSC的轉(zhuǎn)變過程，都要追溯到TSC的分子異常改變。

4.1 TSC基因改變 目前，細(xì)胞的惡性改變歸因于基因的異常已得到公認(rèn)。通過點突變、缺失或者重組等方式癌基因的激活或者抑癌基因的失活，導(dǎo)致細(xì)胞的惡性增殖。將這一理論應(yīng)用于TSC，對研究TSC的起源不無裨益。已有證據(jù)證明，特定基因的改變在決定靶細(xì)胞的惡變中起至關(guān)重要作用，如PTEN抑癌基因的喪失會導(dǎo)致β-catenin活性的升高，這一過程被認(rèn)為在正常干細(xì)胞向TSC轉(zhuǎn)變中起關(guān)鍵作用[35]。

在腫瘤中存在多種沉默基因，基因的沉默是DNA甲基化和組蛋白共價修飾相互作用的結(jié)果。已發(fā)現(xiàn)一些蛋白家族通過修飾組蛋白來控制基因表達(dá)，主要有三空腔結(jié)構(gòu)蛋白(trithorax group，TrxG)和多梳狀結(jié)構(gòu)蛋白(polycomb group proteins，PcG),在基因的調(diào)控中發(fā)揮相反的作用，如TrxG 使H3K4(histone 3 lysine 4)甲基化對基因的表達(dá)起正調(diào)節(jié)作用， 而PcG作用于H3K27則抑制基因表達(dá)。異常的TrxG和PcG會導(dǎo)致基因表達(dá)改變，導(dǎo)致腫瘤形成。

PcG家族蛋白在維持基因抑制狀態(tài)中發(fā)揮作用。許多干細(xì)胞的基因受PcG控制。Schlesinger等[36]發(fā)現(xiàn)在有PcG作用的干細(xì)胞中腫瘤特異的啟動子甲基化，相對于非PcG作用的干細(xì)胞高20倍。PcG 包括兩種形式：PRC1 和 PRC2。通過純化發(fā)現(xiàn)，人類PRC1包括Bmi-1、RNF2、 hPC1-3和hPH1-3等亞單位；PRC2 包括核心成分enhancer of zeste-2 (EZH2)、suppressor of zeste-12( SUZ12) 和embryonic ectoderm development(Eed)。PRC1 (如 Bmi-1) 和PRC2 (如 EZH2) 的核心成分在腫瘤細(xì)胞中廣泛擴(kuò)增或過表達(dá)[37，38]。藥物干擾PCR2依賴的基因抑制，結(jié)果誘導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞的凋亡，而非腫瘤細(xì)胞不受影響[39]。Eed在腫瘤細(xì)胞和非分化的胚胎干細(xì)胞中表達(dá)，而在分化細(xì)胞中不表達(dá)[40]。同樣，高水平的SUZ12只在腫瘤細(xì)胞中被檢測到，而正常細(xì)胞中卻沒發(fā)現(xiàn)[41]?？梢?，PRC各組分的表達(dá)改變與腫瘤的形成密切相關(guān)，同時也給腫瘤的形成及TSC的研究帶來線索。

4.2 TSC的調(diào)節(jié)通路 經(jīng)過大量的研究，已發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)干細(xì)胞的幾條主要通路，如Notch、Hedgehog、WNT、PETEN及P53等，在調(diào)節(jié)干細(xì)胞自我更新與分化中發(fā)揮重要作用。目前，各通路中的主要基因及調(diào)節(jié)分子逐漸被人們所熟知(表2)，將成為抗癌治療靶點。

TSC與正常干細(xì)胞的基因及蛋白表達(dá)、調(diào)節(jié)通路具有很大的相似性，因此必須對TSC的分子機(jī)制充分了解，才能尋找TSC和正常干細(xì)胞的區(qū)別，為高效的臨床診斷與抗腫瘤治療提供線索。

表2 干細(xì)胞通路作用及相關(guān)靶點

5 TSC與腫瘤的臨床診斷和治療

5.1 TSC與臨床診斷 目前，人們已經(jīng)開始嘗試TSC用于腫瘤的臨床診斷，如能在腫瘤原發(fā)部位及轉(zhuǎn)移部位，在腫瘤轉(zhuǎn)移前期及良性腫瘤向惡性腫瘤轉(zhuǎn)變早期檢測到TSC，無疑將給腫瘤的臨床診斷帶來極大的幫助。

ALDH1是一種在干細(xì)胞中高表達(dá)的酶，該酶與干細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)有關(guān)[42]。在體外將甲醛固定過的乳腺癌腫瘤組織用ALDH1進(jìn)行免疫組化染色,發(fā)現(xiàn)30%的乳腺癌病理組織呈現(xiàn)ALDH1弱陽性表達(dá)，ALDH1的表達(dá)與臨床預(yù)后密切相關(guān)，ALDH1陽性者預(yù)后明顯較差[43]。那么能否將ALDH1作為一種簡單而有力的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)？在轉(zhuǎn)基因小鼠中，發(fā)現(xiàn)ALDH1的缺乏并不能反映造血干細(xì)胞的功能狀態(tài)[44]。而且ALDH1的異構(gòu)體ALDH1A3也能被ALDEFLUOR染色。

另外，Abraham等[45]還用CD44、CD24單克隆抗體雙標(biāo)檢測乳腺癌病理組織，呈現(xiàn)CD44+/CD24-/low的腫瘤組織比例不到10%，而且與病理類型及臨床預(yù)后均無相關(guān)性,卻與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及腫瘤分期有關(guān)。同樣在其他腫瘤中，用相應(yīng)的TSC標(biāo)記尋找干細(xì)胞的方法很難應(yīng)用于臨床。

要想在臨床上應(yīng)用TSC診斷腫瘤，首先要有強(qiáng)有力的方法分離鑒定TSC，同時還需要兩種或多種方法聯(lián)合應(yīng)用。建立簡單有效的方法，最終達(dá)到診斷腫瘤的目的。

5.2 TSC與臨床治療 傳統(tǒng)的放療和化療治療惡性腫瘤主要針對腫瘤中的快速增殖細(xì)胞，而不是TSC。雖然短期內(nèi)腫瘤快速縮小，但遠(yuǎn)期療效不佳，復(fù)發(fā)率高。原因為首先TSC處于相對靜止期，偶爾進(jìn)入細(xì)胞周期；再者，干細(xì)胞比成熟分化細(xì)胞更有耐藥性，干細(xì)胞表達(dá)ABCG2、抗凋亡蛋白，具有增強(qiáng)的DNA修復(fù)能力[46]。針對TSC的治療主要可以分為兩種模式，一種是誘導(dǎo)TSC分化，另一種是抑制或清除TSC。

5.2.1 腫瘤分化治療 通過誘導(dǎo)癌細(xì)胞分化，從而防止癌細(xì)胞進(jìn)一步增殖，稱為腫瘤分化治療。這樣的嘗試在1980年已經(jīng)開始，到目前唯一成功的例子是用全反式維甲酸(ATRA)誘導(dǎo)早幼粒細(xì)胞分化來治療急性早幼粒細(xì)胞白血病(APL)。大部分APL都有t(15:17)(q22:q21)染色體易位和PML-RARapha融合基因，阻止了粒細(xì)胞的分化。ATRA治療APL取得了顯著的療效，完全緩解率達(dá)到95%，長期生存率也達(dá)到75%左右[47]。但是ATRA不能清除白血病克隆，所以必須與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用。對于初發(fā)患者，ATRA與化療藥物聯(lián)合治療相對于單用化療藥物有較高的完全緩解率和較低的復(fù)發(fā)率。用ATRA與低劑量的化療藥聯(lián)合維持治療，可進(jìn)一步降低復(fù)發(fā)率。對于初發(fā)APL的患者，如果ATRA與As2O3聯(lián)合治療，相對于任何一種單一化療藥物，會取得更好的緩解率和生存率[48]，使APL成為可以治愈的惡性血液系統(tǒng)腫瘤。

近年來，開展了許多新的誘導(dǎo)分化治療惡性腫瘤的研究。Butler等[49]研究發(fā)現(xiàn)，一些染色體修飾酶使癌細(xì)胞維持在增殖周期，而不進(jìn)入分化通路，所以通過轉(zhuǎn)變異常的染色體修飾酶，可以達(dá)到促進(jìn)癌細(xì)胞分化的最終目的。已發(fā)現(xiàn)組蛋白脫乙?；敢种苿┬炼１桨樊惲u肟酸(SAHA)在紅細(xì)胞白血病細(xì)胞的體外培養(yǎng)中具有促細(xì)胞分化作用，已試驗性用于腫瘤的分化治療中[49]。

5.2.2 抑制或消除治療 基于TSC假說，抑制和消除TSC無疑是治療惡性腫瘤的徹底、有效的方法。

5.2.2.1 依賴TSC表面抗原治療 依賴細(xì)胞表面抗原治療包括腫瘤疫苗和單克隆抗體治療兩種形式。

腫瘤疫苗是指通過激活機(jī)體免疫系統(tǒng)對抗腫瘤細(xì)胞。針對TSC的腫瘤疫苗就需要對TSC的起源有透徹的認(rèn)識。研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)造血系統(tǒng)干細(xì)胞不是慢性粒細(xì)胞白血病的細(xì)胞起源，真正的起源是成血管細(xì)胞[50]。因此需要對TSC的分子機(jī)制有更深入的了解才能建立有效的藥物治療。

TSC和分化細(xì)胞中的基因表達(dá)有明顯的不同[51]。通過分析TSC基因表達(dá)，尋找TSC特有的表面抗原，從而為免疫治療提供靶點。最近的報道稱黏附分子CD44不同程度地表達(dá)于各種組織來源的TSC和正常干細(xì)胞，成為抗體治療很有前景的靶點[52]。已有證據(jù)證實CD44已經(jīng)成功地消除了人類AML移植免疫缺陷小鼠中的干細(xì)胞[53]。

5.2.2.2 特異分子治療 有效的腫瘤特異性治療應(yīng)選擇性地針對一些主要的關(guān)鍵調(diào)節(jié)基因及信號通路(表2)。

目前，抗腫瘤治療的最大障礙是腫瘤細(xì)胞的耐藥性。癌癥細(xì)胞的抗藥性是多基因事件,基因的改變是抗藥性形成的主要原因，實驗發(fā)現(xiàn)，用DNA甲基化酶及組蛋白去乙?；敢种苿┠軌蚰孓D(zhuǎn)這些改變，使腫瘤對化療藥物敏感[54]。

治療腫瘤的方法正在不斷涌現(xiàn)，根據(jù)腫瘤的分期選擇，選擇多種合適的治療方法的組合，腫瘤的根治也將會成為可能。但必須認(rèn)識到，腫瘤的治療還有許多困難需要克服，首先，要深入認(rèn)識不同組織來源的惡性腫瘤的干細(xì)胞，從基因及蛋白水平探索TSC與正常干細(xì)胞以及其他非TSC的不同之處，這樣才能建立有效而且特異的腫瘤治療策略；再者，還要進(jìn)一步了解TSC在惡性腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，從而將腫瘤局限于原發(fā)部位；最后，還應(yīng)該開辟新的治療途徑，如研究干細(xì)胞灶龕在TSC形成中的作用及其起源和分子機(jī)制，為腫瘤轉(zhuǎn)移和治療開辟新的途徑。

TSC假說提出了只有一小部分腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤并維持腫瘤生長及異質(zhì)性，與腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移以及復(fù)發(fā)有著直接的聯(lián)系，徹底有效地根除腫瘤需要既消滅TSC又避免傷害正常的干細(xì)胞，因此發(fā)展TSC的篩選鑒定方法，進(jìn)一步開發(fā)只針對TSC的藥物以及治療方法為腫瘤的治療帶來了全新的理念。

[1]Pardal R,Clarke MF,Morrison SJ.Applying the principles of stem-cell biology to cancer.Nat Rev Cancer,2003,3(12):895-902

[2]Moore KA,Lemischka IR.Stem cells and their niches.Science,2006,311(5769):1880-1885

[3]Bonnet D, Dick JE. Human acute myeloid leukemia is organized as a hierarchy that originates from a primitive hematopoietic cell.Nat Med,1997,3(7):730-737

[4]Al-Hajj M,Wicha MS,Benito HA.Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells.Proc Natl Acad Sci,2003,100(7):3983-3988

[5]Slack J.Stem cells in epithelial tissues.Science,2000,287(5457):1431-1433

[6]Molofsky AV,Pardal R,Morrison SJ.Diverse mechanisms regulate stem cell self-renewal.Curr Opin Cell Biol,2004,16(6):700-707

[7]Boman BM, Wicha M, Fields JZ,et al.Symmetric division of cancer stem cells: A key mechanism in tumor growth that should be targeted in future therapeutic approaches.Clin Pharmacol Ther,2007,81(6):893-898

[8]Lemischka IR, Jordan CT.The return of clonal marking sheds new light on human hematopoietic stem cells.Nat Immunol,2001,2(1):11-12

[9]Morrison SJ, Weissman IL.The long-term repopulating subset of hematopoietic stem cells is deterministic and isolatable by phenotype.Immunity,1994，1(8):661-673

[10]Davis AA,Temple S.A self-renewing multipotential stem cell in embryonic rat cerebral cortex.Nature，1994，372(6503)：263-266

[11]Kondo T,Setoguchi T,Taga T.Persistence of a small subpopulation of cancer stem-like cells in the C6 glioma cell lin.Proc Natl Acad Sci,2004, 101(3):781-786

[12]Seo DC,Sung JM,Cho HJ,et al.Gene expression profiling of cancer stem cell in human lung adenocarcinoma A549 cells.Mol Cancer,2007,6(1):75-82

[13]Dontu G, Abdallah WM, Foley JM,et al.In vitro propagation and transcriptional profiling of human mammary stem/progenitor cells.Genes Dev,2003,17(10):1253-1270

[14]Hirschmann-Jax C,Foster AE,Wulf GG,et al.A distinct "side population" of cells with high drug efflux capacity in human tumor cells.Proc Natl Acad Sci,2004,101(39):14228-14233

[15]Welm BE,Tepera SB,Venezia T,et al. Sca-1(pos) cells in the mouse mammary gland represent an enriched progenitor cell population.Dev Biol,2002,245(1):42-56

[16]Alvi AJ,Clayton H,Joshi C,et al.Functional and molecular characterisation of mammary side population cells.Breast Cancer Res,2003,5(1):1-8

[17]Montanaro F,Liadaki K,Schienda J,et al.Demystifying SP cell purification: viability, yield, and phenotype are defined by isolation parameters.Exp Cell Res,2004,298:144-154

[18]Pearce DJ,Bonnet D.The combined use of Hoechst efflux ability and aldehyde dehydrogenase activity to identify murine and human hematopoietic stem cells.Exp Hematol,2007,35(9):1437-1446

[19]Sophos NA, Vasiliou V.Aldehyde dehydrogenase gene superfamily:the 2002 update.Chem Biol Interact,2003,143-144:5-22

[20]Armstrong L,Stojkovic M,Dimmick I,et al.Phenotypic characterization of murine primitive hematopoietic progenitor cells isolated on basis of aldehyde dehydrogenase activity.Stem Cells,2004,22(7):1142-1151

[21]Hess DA, Wirthlin L,Craft TP,et al.Selection based on CD133 and high aldehyde dehydrogenase activity isolates long-term reconstituting human hematopoietic stem cells.Blood,2006,107(5):2162-2169

[22]Corti S,Locatelli F,Papadimitriou D,et al.Identification of a primitive brain-derived neural stem cell population based on aldehyde dehydrogenase activity.Stem Cells,2006,24(4):975-985

[23]Ucar D,Cogle CR,Zucali JR,et al.Aldehyde dehydrogenase activity as a functional marker for lung cancer.Chem Biol Interact,2009,178:48-55

[24]Croker AK,Goodale D,Chu J,et al.High aldehyde dehydrogenase and expression of cancer stem cell markers selects for breast cancer cells with enhanced malignant and metastatic ability. J Cell Mol Med,2009,13(8B):2236-2252

[25]Tropepe V, Sibilia M, Ciruna BG, et al.Distinct neural stem cells proliferate in response to EGF and FGF in the developing mouse telencephalon.Dev Biol,1999,208(1):166-188

[26]Singec I,Knoth R,Meyer RP,et al.Defining the actual sensitivity and specificity of the neurosphere assay in stem cell biology.Nat Methods,2006,3(10):801-806

[27]Nicolis SK.Cancer stem cells and "stemness"genes in neuro-oncology. Neurobiol Dis,2007,25(2):217-229

[28]Ponti D,Costa A,Zaffaroni N,et al.Isolation and in vitro propagation of tumorigenic breast cancer cells with stem/progenitor cell properties.Cancer Res,2005,65(13):5506-5511

[29]Ignatova TN, Kukekov VG, Laywell ED.Human cortical glial tumors contain neural stem-like cells expressing astroglial andneuronal markers in vitro.Glia, 2002,39(3):193-206

[30]Singh SK,Clarke ID,Terasaki M,et al.Identification of a cancer stem cell in human brain tumors.Cancer Res,2003,63(18):5821-5828

[31]Singh SK,Hawkins C,Clarke ID,et al.Identification of human brain tumour initiating cells.Nature,2004,432(7015):396-401

[32]Wang J,Sakariassen PO,Tsinkalovsky O,et al.CD133 negative glioma cells form tumors in nude rats and give rise to CD133 positive cells.Cancer,2008,122 (4):761-768

[33]Clarke MF,Dick JE,Dirks PB,et al.Cancer stem cells-perspectives on current status and future directions: AACR Workshop on cancer stem cells.Cancer Res, 2006,66(19):9339-9344

[34]Kelly PN,Dakic A,Adams JM,et al.Tumor growth need not be driven by rare cancer stem cells.Science,2007,317(5836):337

[35]Yilmaz OH,Valdez R,Theisen BK,et al.Pten dependence distinguishes haematopoietic stem cells from leukaemia-initiating cells.Nature,2006,441(7092):475-482

[36]Schlesinger Y,Straussman R,Keshet I,et al.Polycomb-mediated methylation on Lys27 of histone H3 pre-marks genes for de novo methylation in cancer.Nat Genet,2007,39(2):232-236

[37]Valk-Lingbeek ME,Bruggeman SW,van Lohuizen M.Stem cells and cancer;the polycomb connection.Cell,2004,118(4):409-418

[38]Raaphorst FM,Meijer CJ,Fieret E,et al.Poorly differentiated breast carcinoma is associated with increased expression of the human polycomb group EZH2 gene.Neoplasia,2003,5(6):481-488

[39]Tan J,Yang X,Zhuang L,et al.Pharmacologic disruption of Polycombrepressivecomplex 2-mediated gene repression selectively induces apoptosis in cancer cells.Genes Dev,2007,21(9):1050-1063

[40]Kuzmichev A,Margueron R,Vaquero A,et al.Composition and histone substrates of polycomb repressive group complexes change during cellular differentiation.Proc Natl Acad Sci,2002,102(6):1859-1864

[41]Squazzo SL,O′Geen H,Komashko VM,et al.Suz12 binds to silenced regions of the genome in a cell-type-specific manner.Genome Res,2006,16(7):890-900

[42]Duester G.Families of retinoid dehydrogenases regulating vitamin A function: production of visual pigment and retinoic acid.Eur J Biochem ,2000, 267(14):4315-4324

[43]Ginestier C,Hur MH,Charafe JE,et al.ALDH1 Is a Marker of Normal and Malignant Human Mammary Stem Cells and a Predictor of Poor Clinical Outcome.Cell Stem Cell,2007,1(5):555-567

[44]Levi BP, Yilmaz OH, Duester G, et al. Aldehyde dehy- drogenase 1 is dispensable for stem cell function in the mousehematopoietic and nervous systems.Blood,2009,113(8):1670-1680

[45]Abraham BK,Fritz P,McClellan M,et al.Prevalence of CD44+/CD24-/low cells in breast cancer may not be associated with clinical outcome but may favor distant metastasis.Clin Cancer Res,2005,11(3):1154-1159

[46]Eyler CE,Rich JN.Survival of the fittest:Cancer stem cells in therapeutic resistance and angiogenesis.Clin Oncol,2008,26(17):2839-2845

[47]Lo Coco F,Nervi C,Avvisati G,et al.Acute promyelocytic leukemia:a curable disease.Leukemia,1998,12(12):1866-1880

[48]Shen ZX,Shi ZZ,Fang J,et al.All-trans retinoic acid/As2O3 combination yields a high quality remission and survival in newly diagnosed acute promyelocytic leukemia.Proc Natl Acad Sci,2004,101(15):5328-5335

[49]Butler LM,Zhou X, Xu WS,et al.The histone deacetylase inhibitor SAHA arrests cancer cell growth, upregulates thioredoxin-binding protein-2,and down regulates thioredoxin.Proc Natl Acad Sci,2002,99(18):11700-11705

[50]Fang B,Zheng C,Liao L,et al.Identification of human chronic myelogenous leukemia progenitor cells with hemangioblastic characteristics.Blood,2005,105(7):2733-2740

[51]Akashi K, He X, Chen J,et al.Transcriptional accessibility for genes of multiple tissues and hematopoietic lineages is hierarchically controlled during early hematopoiesis.Blood,2003,101(2):383-389

[52]Miletti-Gonzalez KE,Chen S,Muthukumaran N,et al. The CD44 receptor interacts with P-glycoprotein to promote cell migration and invasion in cancer.Cancer Res,2005,65(15):6660-6667

[53]Jin L,Hope KJ,Zhai Q,et al.Targeting of CD44 eradicates human acute myeloid leukemic stem cells.Nat Med,2006,12(10):1167-1174

[54]Perez PC,Duenas GA.Can the state of cancer chemotherapy resistance be reverted by epigenetic therapy?Mol Cancer,2006,5:27